אסטרונומים מדדו לראשונה את מסתו של כוכב בודד

זהו הכוכב הבודד הראשון שנמדדה מסתו מאז מדידת מסת השמש שלנו

אוניברסיטת המדינה של אוהיו

הדמייה של לווין ה-SIM

כתבת ישירה לדף זה:
https://www.hayadan.org.il/starmass0704.html

לכוכב חלוש במרחק 2000 שנות אור מאתנו יש כעת משהו במשותף עם השמש שלנו, שאין לאף כוכב אחר.

אסטרונום מאוניברסיטת המדינה של אוהיו ועמיתיו מדדו באופן ישיר את מסתו של הכוכב. זוהי הפעם הראשונה, בה הושלם מבצע שכזה לכוכב יחיד, שאינו השמש שלנו.

עד עתה מדענים היו יכולים למדוד את מסתם של כוכבים אחרים, שהיו חלק ממערכת בינארית של שני כוכבים. המחקר החדש עשוי לסייע במענה על שאלות אחרות בנוגע לכוכבים יחידים כמו השמש שלנו.

“ייתכן שבעזרת מדידות מסוג זה נוכל להעמיד את התיאוריות שלנו לגבי המבנה של הכוכבים למבחן,” אמר אנדרו גולד (Gould), פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת אוהיו.

הוא ועמיתיו מצאו את מסתו של הכוכב בעזרת שילוב של שיטות אסטרונומיות ותיקות וחדשות, ובנוסף נעזרו באחד מהמכשירים המתקדמים ביותר של טלסקופ החלל האבל (HST) ובקורטוב מזל.

הכוכב היה חלק מאירוע אסטרונומי נדיר בשנת 1993. האירוע העניק לאסטרונומים מידע חשוב, שאפשר את גילוי מסתו של הכוכב.

גולד ושותפיו דיוויד בנט (Bennett) מאוניברסיטת נוטרה דיים ודייוויד אלבס (Alves) ממרכז גודארד לחלל של נאס”א מדווחים במאמר, שעתיד להתפרסם ב-Astrophysical Journal, שלכוכב האדום הקטן מסה של עשירית ממסת השמש שלנו.

כמו כן, ציינו הכותבים, משימת אינטרפרומטריית החלל המתוכננת (SIM – Space Interferometry Mission), שאמורה להיות משוגרת ב-2009, תוכל לערוך מחקרים דומים על יותר מ-200 כוכבים בגלקסיה שלנו.

הכוכב האדום לכד את עינם של האסטרונומים לראשונה, כאשר מסלולו הצטלב עם זה של כוכב אחר. המשיכה הכבידתית של הכוכב האדום היטתה את אורו של הכוכב המרוחק יותר והגדילה אותו כאילו שימש הכוכב האדום כעדשה.

במהלך האירועים האלה, המכונים אירועי מיקרולנסינג, הכוכב המרוחק נראה בהיר יותר, כאשר “העדשה” עוברת בקדמתו, ופחות בהיר, כאשר “העדשה” מתרחקת.

העדשה עצמה יכולה להיות כוכב חלש, כוכב לכת או אפילו חור שחור – כולם עצמים, אשר אינם נראים בדרך כלל מפאת בהירותם הנמוכה. זוהי הסיבה, שאסטרונומים מרגישים, כי צפייה בשמיים וחיפוש אחר אירועי מיקרולנסינג הם דרכים טובות לחיפוש אחר חומר אפל בגלקסיה.

ואולם, האור מאירוע המיקרולנסינג ב-1993, שזכה לשם MACHO-LMC-5, לא רק עלה בבהירותו. הוא התחיל אדום והפך כחול יותר, מה שמעלה את האפשרות, כי האור האדום הגיע מהעצם הגורם לעידוש, ואילו האור הכחול הגיע מהכוכב המרוחק יותר.

כמה שנים עברו, עד שהמידע מהאירועים עברו עיבוד ופורסמו בציבור בגין בעיה, שהופכת יותר ויותר שכיחה באסטרונומיה: עומס יתר של נתונים. טלסקופים חדשניים מלקטים בקביעות מידע חדש, ועיבודו של כל המידע לוקח זמן.

במקרה של MACHO-LMC-5, אסטרונומים משיתוף הפעולה MACHO (Massive Compact Halo Objects) בילו שנים בעיבוד הנתונים מאזור בשמיים בסמוך לענן המגלני הגדול, גלקסיה לווינית של שביל החלב.

“הם עברו בדרך לכוכב האדום הקטן 10 מיליון כוכבים אחרים,” אמר גולד.

למרות שגולד לא לקח חלק בניתוח הנתונים המקורי, הוא החל להתעניין ב-MACHO-LMC-5 כאשר בנט, אלבס ומדענים אחרים פרסמו מאמר עליו בכתב העת Nature בשנת 2001. המחקר עליו התפרסם המאמר שילב נתונים מאירוע המיקרולנסינג ותמונות מהאבל והראה, שהעצם שגרם לעידוש היה אכן כוכב אדום נראה לעין.

“ידעתי שמדובר באירוע מעניין, כיוון שהאור בו הם צפו לא הגיע רק מכוכב המקור,” אמר גולד. “הם גם חישבו את כיון התנועה של העדשה בעזרת מידת ההגדלה בלבד, ולאחר מכן הראו, שתוצאותיהם תאמו כמעט בדיוק לתמונות מהאבל.”

ואולם, לפי המחקר מסתו של הכוכב האדום הייתה קטנה פי 30 ממסת השמש.

“זה היה קצת מוזר, כיוון שכוכב כה קטן לא אמור להאיר,” אמר גולד. כמו כן, המרחק לכוכב עליו דובר – 650 שנות אור – לא נראה מתאים גם הוא.

גולד חקר את הבעיה וגילה, שאותם נתונים יכולים לשמש לחישוב שני פתרונות שונים לחלוטין של מסתו ומרחקו של הכוכב.

שלושת האסטרונומים האחרים – אנדרו דרייק (Drake) מאוניברסיטת פרינסטון, קם קוק (Cook) מהמעבדה הלאומית לורנס ליוורמור וסטפן קלר (Keller) מהאוניברסיטה האוסטרלית הלאומית – נעזרו במצלמה המתקדמת של האבל (Hubble`s Advanced Camera for Surveys) למדידה מדויקת וחד משמעית של המרחק לכוכב. הם השתמשו בשיטת הפרלקסה, שפותחה במאה ה-19. טרם הופעתו של האבל, המצויד ב”עיני נץ”, לא היה ניתן ליישם את שיטת הפרלקסה לכוכבים כה קרובים אחד לשני שמו שני הכוכבים, שהיו מעורבים באירוע ה-MACHO-LMC-5.

ניתוח הנתונים הזה העניק לגולד, בנט ואלבס הזדמנות ייחודית לקבוע את מסתו של הכוכב בדיוק רב.

“שילבנו מאמצים ואת כל המידע ושיטות ניתוח הנתונים האפשריות וקיבלנו תשובה,” אמר גולד.

כמו כן, המחקר החדש נותן הערכה טובה יותר על מרחקו של הכוכב: כ-2,000 שנות אור מכאן. המרחק שהתקבל שונה מאוד מהמרחק, אותו קבעו האסטרונומים קודם לכן, אך הוא עדיין מציב את הכוכב בתוך הגלקסיה שלנו. שנת אור אחת היא המרחק, שהאור עובר בשנה אחת – כשישה טריליון מיילים או כעשרה טריליון קילומטרים.

החישוב הנוכחי שלהם עשוי להיות שגוי ב-17%, אמר גולד. זהו אחוז שגיאה נמוך במושגים אסטרונומיים.

“לווין ה-SIM יתן הערכה טובה יותר של המסה, אך יהיה עלינו לקבל תמונות טובות של הכוכב, וה-SIM לא אמור לראות כוכבים כה חלושים,” אמר גולד. גולד הינו חלק מהצוות המדעי של ה-SIM, והוא עומד בראשו של הפרויקט, שישתמש ב-SIM לשם חיפוש אירועי מיקרולנסינג.

מפאת נדירותם של אירועי מיקרולנסינג, הנושאים כמות מספקת של מידע למדידת מסה של כוכבים – אסטרונומים מגלים רק כמה אירועים בודדים בעשור – ה-MACHO-LMC-5 עשוי להיות הכוכב הבודד היחיד, שמסתו תימדד, עד שישוגר ה-SIM ב-2009.

המחקר מומן על ידי קרן המדע הלאומית של ארצות הברית (NSF) ונאס”א.

תרגום: דיקלה אורן

הידיעה לעיתונות מטעם אוניברסיטת אוהיו
ידען האסטרונומיה

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~900093879~~~70&SiteName=hayadan